Die Kenntnis und Vorhersage der verfügbaren solaren Ressourcen an einem bestimmten Standort ist essentiell, um die möglichen Erträge einer Solaranlage bestimmen zu können. Für die Entwicklung und den Betrieb von Solarkraftwerken sind genaue meteorologische Parameter daher unerlässlich.
Forschende der Abteilung Qualifizierung des Instituts für Solarforschung ermitteln die für Solarkraftwerke relevanten Parameter und analysieren, inwieweit sie die Leistungsfähigkeit der Anlagen beeinflussen. Darüber hinaus werden Standards und Richtlinien für die Bewertung solarer Ressourcen erarbeitet, um die Qualität meteorologischer Daten zu verbessern.
Wir beschäftigen uns vor allem mit den folgenden Messungen und meteorologischen Parametern:
Bewertung von Solarstrahlungskomponenten: Die Genauigkeit der Solarstrahlungsdaten ist entscheidend für Ressourcenanalyse, Ertragsprognose, Überwachung, Leistungsbewertung und Steuerung/Regelung von Solarkraftwerken. Um die Fehler von Solarstrahlungsmessungen zu minimieren, sind ausgefeilte Sensorkalibrierungen notwendig. Wir messen und modellieren außerdem die spektrale Verteilung der Solarstrahlung. Darüber hinaus entwickeln wir neue robuste optische Messverfahren.
Messung von Verschmutzungen: Staubablagerungen auf Spiegeln oder Photovoltaik(PV)-Modulen reduzieren den Wirkungsgrad der Anlagen erheblich. Das im Institut für Solarforschung entwickelte TraCS-System ermöglicht regelmäßige Messungen des Verschmutzungsgrads von Spiegeln, um Leistungseinbußen zu vermeiden. Für Photovolatik-Anwendungen werden ungereinigte Referenzzellen oder -module mit gereinigten verglichen. Basierend auf den Messungen erstellen wir Modelle für die Entwicklung von Verschmutzungen im Zeitablauf. Solche Datensätze sind entscheidend für die Ressourcenanalyse und Ertragsprognose von Solarkraftwerken. Durch die Implementierung optimierter Reinigungsstrategien können zudem die Erträge gesteigert werden.
Aerosole/Schwebstaub: Atmosphärische Abschwächungseffekte und Verschmutzungen werden maßgeblich durch Schwebstaub beeinflusst. Unsere Forscherinnen und Forscher messen deren Vorkommen mit Hilfe eines AERONET Sonnenphotometers, mit LiDAR-Systemen und Partikelzählern.
Kürzestfristvorhersagen und Untersuchungen dynamischer Effekte von Wolken: Mit LiDAR-Systemen und verschiedenen Wolkenkameras untersuchen wir den Einfluss von Wolken auf die solaren Ressourcen. Diese Analysen ermöglichen zeitlich und räumlich hochaufgelöste Kürzestfristvorhersagen der solaren Einstrahlung.
Windmessungen: Dynamische Windlasten auf Kollektorstrukturen und Receiver beeinflussen ebenfalls die Effizienz von Solarkraftwerken. Um diesen Effekt bestimmen zu können, führen wir zeitlich hochaufgelöste Windmessungen durch.
Zirkumsolarstrahlung: Durch die Vorwärtsstreuung des direkten Sonnenlichts ist ein beträchtlicher Strahlungsanteil in der zirkumsolaren Region nahe der Sonnenscheibe enthalten. Die Strahlung aus diesem Bereich wird als Zirkumsolarstrahlung bezeichnet. Sie wird nahezu vollständig als effektive Direktnormalstrahlung (DNI) erfasst, gelangt jedoch nur zum Teil über konzentrierende Kollektoren zum Empfänger. Die tatsächliche DNI wird daher systematisch überschätzt, abhängig von Kollektortyp und atmosphärischen Bedingungen. Deshalb werden Messtechniken und Modelle entwickelt, um die Zirkumsolarstrahlung zu bestimmen und ihre Auswirkungen auf konzentrierende Kraftwerke zu untersuchen.
Agrivoltaik: Aus der Kombination von landwirtschaftlichen Aktivitäten mit Solarenergiegewinnung entsteht eine synergetische Nutzung, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile bietet. Derzeit werden Modelle entwickelt, um die optimale Integration von landwirtschaftlichen Praktiken und Photovoltaik zu bestimmen, um sowohl maximale Ernteerträge als auch eine effiziente Stromerzeugung zu gewährleisten.
Basierend auf unseren Forschungsergebnissen bieten wir den Betreibern von Solaranlagen folgende Leistungen an: